超聲波首次激活神經細胞
- 發佈時間：2015-09-17 07:31:48 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京9月16日電 （記者房琳琳）美國科學家發明瞭一種“聲學遺傳學”新技術，能用超聲波有選擇地激活大腦、心臟和其他組織中的細胞和分子。這種新技術使用了與醫學超聲影像同類的超聲波，但比以光學為基礎的傳統方法可能更具優勢。相關論文發表在15日出版的《自然·通訊》雜誌上。
光學遺傳學通過添加光敏感通道蛋白來觀察目標神經。將一束鐳射照射到細胞上，研究人員可以選擇性地打通某些通道，激活或沉默目標神經。但光學方法對深藏在大腦中的細胞無能為力，通常必須實施外科手術植入光纖電纜，且光線很容易散射而不集中。
論文高級作者、索爾克生物研究所分子神經生物學實驗室副教授斯瑞肯斯·查拉薩尼表示，基於超聲波的新方法不僅能操縱神經和其他細胞，且能夠穿透身體而不發生散射，這是刺激大腦深處而不影響其他區域的最大優勢所在。
查拉薩尼團隊首先在秀麗隱桿線蟲中證實，微氣泡在低頻超聲波的作用下增大和縮小，可被無創地振蕩到蟲體內；然後發現被稱為“TRP-4”的膜離子通道對超聲波有所反饋。當超聲波撞擊微氣泡進入蟲體的時候，産生的機械變形可打開TRP-4通道並激活細胞。鋻於此，他們嘗試將TRP-4加入到神經元中並成功激活了通常對鐳射沒反應的神經元。
到目前為止，新方法只應用於線蟲神經元。查拉薩尼團隊接下來會將微氣泡注入到血液中，超聲波可以無創地到達包括大腦在內的任何人體組織。他們已經開始將之用於小鼠試驗中。
查拉薩尼補充道，光學遺傳學和聲學遺傳學兩種方法在將來對人類疾病治療中都會作用非凡。但在真正應用於人類之前，還需研究光線通道或超聲敏感通道在目標細胞中的安全性。
